Электромагнитные поля в биосфере. Том 1 - Красногорская Н.
Скачать (прямая ссылка):
Наука, 1975, т.1, с.49-56.
1.6. Электромагнитное поле атмосфер! Земли инфранизкочастотного диапазона
Исследование физики верхних слоев атмосферы при помощи ракет и спутников открывает новые возможности в решении проблемы установления причин временных изменений ЭП. Изучение потенциала Земли по отношению к космическому пространству и его вариаций в связи с процессами на Солнце и другими крупномасштабными геофизическими явлениями,, а также дальнейшее развитие методов диагностики свойотв магнитосферной плазмы по наземным .данным требуют постановки и проведения комплексных экспериментов по измерению пульсаций электрических и магнитных полей.
Возмущения электрических параметров тропосферы (градиента потен -циала, объемных зарядов и тока проводимости) изучались ранее /1,2 ] в связи с метеорологическими условиями. В возмущенных условиях погоды пульсации ЭП и тока определяются перемещением в пространстве за -рядов, носителями которых являются частицы облаков, осадков, тумана.
Но пульсации тока проводимости и электрического поля, как указано в п.1.5 наст, гл., существуют и в безоблачную погоду.
Механизмы возмущения электрических параметров тропосферы, наряду е другими причинами, обусловлены атмосферной турбулентностью и содержа -нием аэрозоля /з/, что приводит к образованию областей с различной проводимостью и к формированию объемных зарядов, так что пульсации атмоо-ферно - электрических величин должны рассматриваться как результат процесса атмосферного обмена. Характерный период пульсаций, рассматриваемых в работе [zj, составляет более 300с. Пульсации атмосфёрно-электрв~ ческих параметров существуют и при меньших периодах - ст сотен до единиц секунд (см.,например, рис. 19). За этой областью частот следуют пульсации, вызванные грозовыми разрядами (см. п. 1.7 наст. гл.).
Физической предпосылкой для постановки экспериментальных исследований овязи электрических и магнитных вариаций ЭМИ атмосферы Земли послужил сложный комплекс явлений взаимодействия магнитосферы Земли с потоками солнечной плазад (солнечным ветром). Как результат этих
процессов, в наземных условиях регистрируются геомагнитнне пульсации в диапазоне частот меньше 5 Гц /4/. Обнаружен также ряд эксперимен -тальных фактов /5,6/, указывающих на связь пульсаций градиента потенциала ЭП тропосферы с авроральной активностью.
Исследование корреляционных связей пульсаций электрического и магнитного полей основывается на предположении, что волновые процессы, обусловленные электродинамическими явлениями в магнитосфере к ионосфере, являются источниками единого электромагнитного поля в тропосфере. Электромагнитное поле пульсаций при наблюдениях на поверхности Земли может быть аппроксимировано плоской неоднородной волной, что связано с одновременным существованием шести компонент естественного Э:»Н /7/. Вследствие горизонтального распространения пульсаций ЗЖ (которое для магнитных компонент обнаружено экспериментально) волновой вектор плоской неоднородной волны имеет горизонтальную проекцию. Поэтому ряд закономерностей временного и пространственного поведения возмущений магнитного и электрического полей тропосферы может быть общим. Однако полное совпадение морфологических характе -ристик электрических и магнитных пульсаций невозможно, так как условия распространения в волноводе Земля-ионосфера электрических и магнитных составляющих Э!Ш определяются различными факторами (см.,напр., п. 1.4 и 1.5 наст, главы). Следовательно, попытка провести общую классификацию электрических и магнитных пульсаций не оправдана, тем более что на характер электрических пульсаций в тропосфере оказывает влияние ряд дополнительных факторов не только в возмущенную погоду (изменение объемного заряда частиц облаков, осадков, тумана и ттр., не влияющих на магнитные компоненты), но и в безоблачную погоду (турбулентный перенос объемных зарядов, обусловленных источниками аэрозольных загрязнений, влажностью, процессами испарения и конденсации и т.д.).
В п.1.5 рассмотрена проблема вариации электрического поля атмосферы Земли в диапазоне периодов от годовых и суточных до короткопериодных пульсаций электрического поля, генерируемых различными источниками как глобального, так и местного масштабов. Мы же проанализируем спектральные характеристики синхронных измерений магнитных и электрических пульсаций в диапазоне частот от Q.002 до 0,2 Гц.
Измерения пульоавдй вертикальной составляющей ЭП Ег выпол-нялисе динамическим полемером (см. т.1, гл.И, п.1.1), частотная характеристика которого выбиралась близкой к частотной характеристике магнитометра, регистрировавшего горизонтальные составляющие ГШ II и Н . Измерения проводилисс в период 1972 -'1976 гг. в средних шротах! г.Борок, Ярославская обл.и с. Михайловское, Московская обл.)/8/.
Примеры временных реализаций составляющих электрического и магнитного полей Ez , в безоблачную погоду приведены на
рис.24 а.
Рис. 24а. Примеры временных реализаций электрических % и магнитных Hjj и Ну составляющих пульсаций (г.Ьорок, Ярославская обл. )
